Zellzyklusarrest

Zellzyklusarrest bezeichnet einen Zustand, in dem Zellen die Fortsetzung des Zellzyklus vorübergehend oder dauerhaft stoppen. Dieser Arrest dient der Überprüfung von DNA-Schäden, der Verfügbarkeit von Ressourcen und der korrekten Chromosomenplatzierung, um die Genomstabilität zu sichern. Arrest kann an verschiedenen Checkpoints auftreten, insbesondere am G1/S-Checkpunkt, am G2/M-Checkpunkt sowie während der Mitose.

Mechanismen: Der Fortschritt des Zellzyklus wird durch Cyclin‑CDK-Komplexe gesteuert; deren Aktivität wird durch CDK-Inhibitoren wie p21, p27 und p16 moduliert. Bei DNA-Schäden aktivieren ATM/ATR-Signalwege, stabilisieren p53 und erhöhen die Transkription von p21, was die CDK-Aktivität hemmt und einen Arrest auslöst. Der Spindelcheck in der Mitose verhindert eine vorzeitige Trennung der Chromatiden, bis die Spindeln korrekt ausgerichtet sind.

Arten des Zellzyklusarrests: G1-Arrest, S-Phase-Arrest, G2-Arrest und M-Arrest. Ursachen umfassen DNA-Schäden, Replikationsstress, oxidative Belastung, Nährstoffmangel, Telomerverkürzung und Fehlregulationen der Spindel.

Schicksal und Bedeutung: Nach Reparatur kann der Arrest beendet werden und der Zellzyklus fortgesetzt; bei schweren Schäden kann die Zelle in eine dauerhafteSeneszenz übergehen oder apoptotisch sterben. Zellzyklusarrest spielt eine zentrale Rolle in der Krebsforschung und Therapien, da Strahlen- oder medikamentöse Behandlungen häufig Arrestphasen auslösen. Diagnostisch lassen sich Arrestprozesse durch Marker wie p53, p21, γ-H2AX oder durch Messung des DNA-Inhalts mittels Flusszytometrie beobachten.